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Summary (Feb 18, 2004): Ever imagine elaborarando un telescope que fue cincuenta luz-años largo, y could ver into el boca de el most dense objetivos known, un negro-hole. Astrobiology Magazine talks a astronomer Hayley Bignall sobre qué (él) takes a ver into el center de un active galaxy, donde nada puede escape, pero surprisingly un powerful jet aparecers--el engine de un negro-hole.
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View a el Edge de ningún-volver Interview con Hayley Bignall Imagine elaborarando un natural telescope más powerful than any otro telescope currently operating. pues imagine usarando (él) a view closer a el edge de unnegro holedonde su boca es como un jet que formas super-hot charged particles y spits les millions de luz-años into espacio. el task would parecer a tomar uno a el edge de ningún-volver, un violent spot cuatro billion luz-años desde tierra. que lugar es llamarado unquasar nombreado PKS 1257-326. su faint twinkle en el cielo es given el más catchy nombre de un'blazar', meaning (él) es un quasar que varies dramatically en brightness, y mayo mask un aun más mysterious, innernegro holede enormous gravitational power.
el length de un telescope necesitarado a peer into el boca de el blazar would tener a estar gigantic, sobre un million kilometers wide. pero sólo tal un natural lens ha been found por un team de Australian y European astronomers; su lens es remarkably, un cloud de gas. el idea de un vast, natural telescope parecers demasiado elegant a evitar peering into.
el technique, dubbed'tierra-Orbit Synthesis', fue primer outlined por Dr Jean-Pierre Macquart de eluniversidad de Groningenen el países bajos yCSIRO's Dr David Jauncey en un papel publicarado en 2002. el nuevo technique promises researchers el ability a resolve detalles sobre 10 microarcseconds través- equivalent a verando un sugar cube en elluna, desde tierra.
 | | Dr. Hayley Bignall, estudiarando negro-hole jets dentro quasars con el unique gas-cloud telescope. Credit: JIVE |
"que's un cien vezs finer detalle than nosotros puede ver con any otro actual technique en astronomy," decirs Dr. Hayley Bignall, quien recently completed ella PhD at el universidad de Adelaide y es ahora atJIVE, el Joint Institute pormuy largo Baseline Interferometryen Europe. "(él)'s diez mil vezs mejor than el Hubble espacio Telescope puede hacer. y (él)'s como powerful como any proposed futuro espacio-basarado optical y X-ray telescopes."
Bignall hecho el observations con elCSIRO Australia Telescope Compact Array radio telescope en eastern Australia. cuando she refers a un microarcsecond, que es un measure deangular size, o cómo grande un objetivo aspectos. si por instance el cielo were divided por degrees como un hemisphere, el unit es sobre un tercer de un billionth de uno degree.
cómo does el largest telescope trabajar? usarando el clumpiness dentro un cloud de gas es no entirely unfamiliar a noche-watchers. como atmospheric turbulence makes el stars twinkle, nuestro propio galaxy ha un semejante invisible atmosphere de charged particles que fill el voids entre stars. Any clumping de este gas naturally puede forma un lens, sólo como el density cambio desde vilo-a-vidrio bent y focused el luz en quéGalileo primer saw cuando el puntaado su primer telescope hacia el star. el effect es también llamaradoscintillation, y el cloud actuars como un lens.
 | | Illustration dequasar jet, inset verde upper left, y illustration de el high-energy particle stream desde quasar GB 1508+5714. el inset image es thought a estar el most lejano x-ray jet, at 12 billion luz años lejano. el jet itself stretches un monstrous 100,000 luz años solo. Credit: M. Weiss, Chandra X-Ray Facility, Harvard |
verando mejor than alguien else mayo estar remarkable, pero cómo a decidir donde a aspecto primer? el team es particularly interesarado usarando'tierra-Orbit Synthesis' a peer cerrar anegro holesenquasars, cual son el super-bright núcleos de lejano galaxies. estes quasars subtend tal pequeño angles en el cielo como a estar mere puntas de luz o radio emission. At radio wavelengths, unas quasars son pequeño bastante a twinkle en nuestro Galaxy's atmosphere de charged particles, llamarado el ionized interstellar medium. Quasars twinkle o vary mucho más slowly than el twinkling uno might associate con visible stars. tan observers tener a estar patient a view les, aun con el ayudar de el most powerful telescopes. Any cambio en menos than un día es considered a estar fast. el fastest scintillators tener signals que doble o treble en strength en menos than un hora. en dato el best observations hecho tan lejos benefit desde el annual motion de el tierra, since el yearly variation dars un complete picture, potentially allowing astronomers a ver el violent cambios en el boca de un negro-hole jet. que's uno de el team's goals: "a ver a within un tercer de un luz-año de el basar de uno de estes jets," according a CSIRO's Dr David Jauncey. "que's el'business final' donde el jet es hecho."
(él) es no posible a"ver" into un negro hole, porque estes collapsed stars son tan dense, que su overpowering gravity doesn't aun allow luz a escape. único el behavior de materia outside un horizon unas distance away desde un negro-hole puede signal que ellos aun existir. el largest telescope mayo ayudar el astronomers understand el size de un jet at su basar, el pattern de magnetic fields ahí, y cómo un jet evolves sobre vez. "nosotros puede aun aspecto por cambios como materia strays near el negro hole y es spat out along el jets, " decirs Dr Macquart.
Astrobiology Magazinehad el opportunity a hablar con Hayley Bignall sobre cómo a elaborar un telescope desde gas clouds, y por qué peering deeper than alguien antes mayo offer insight into remarkable events near negro holes.
Astrobiology Magazine(AM): cómo did tú primer become interesarado en usarando gas clouds como parte de un natural focus por resolving muy lejano objetivos?
Hayley Bignall(HB): el idea de usarando interstellar scintillation(ISS), un phenomenon due a radio ola sembrarando en turbulent, ionized Galactic gas"clouds", a resolve muy lejano, compact objetivos, realmente representars el convergence de un couple de diferente líneas de research, tan yo will outline un poco de el historical background.
 | | X-ray jet desde el center de Centaurus un, el closest active galaxy a tierra, at 10 million luz-años away. el mystery de por qué todo materia puede't escape desde el center de este gigante elliptical galaxy(si un negro-hole es present), pero un fine jet es blasted out es perplexingCredit: NASA Chandra/NOAA/NSF |
en el 1960 s, radio astronomersusarado another kind de scintillation, interplanetary scintillation, due a sembrarando de radio olas en el solar wind, a measure sub-arcsecond(1 arcsecond= 1/3600 degrees de arc) angular sizes por radio fuentes. este fue higher resolution than could estar achieved por otro means at el vez. pero estes studies largely fell por el wayside con el advent demuy largo Baseline Interferometry(VLBI) en el late 1960 s, cual allowed directo imaging de radio fuentes con mucho higher angular resolution- hoy, VLBI achieves resolution mejor than un milliarcsecond.
yo personally became interesarado en potential usars de interstellar scintillation through estarando involved en studies de radio fuente variability- en particular, variability de"blazars". Blazar es un catchy nombre applied a unas quasars yBL Lacertaeobjetivos- que es, Active Galactic Nuclei(AGN), probably containing supermassive negro holes como su"central engines", cual tener powerful jets de energetic, radiating particles puntaado casi liso at nos.
nosotros pues ver effects de relativistic beaming en el radiation desde el jet, incluirando rapid variability en intensity través el whole electromagnetic spectrum, desde radio a high-energygamma rays. Most de el observed variability en estes objetivos could estar explained, pero ahí fue un problema: unas fuentes showed muy rapid, intra-día radio variability. si tal corto vez-scale variability at tal largo(centimeter) wavelengths were intrinsic a el fuentes, ellos would estar lejos demasiado hot a quedar alrededor por años, como many were observed a hacer. fuentes que hot deber radiate todo su energy away muy quickly, comoX-raysygamma-rays. en el otro mano, (él) fue ya known que interstellar scintillation affects radio olas; tan el question de whether el muy rapid radio variability fue en dato ISS, o intrinsic a el fuentes, fue un importante uno a resolve.
 | el gas cloud telescope- turbulence en el ionized gas cloud actuars como un lens, focusing el radio olas desde el quasar, elaborarando el signal aparecer stronger. como el pantalla de ionized gas movers por, el olas son repeatedly focused y defocused, elaborarando el signal rise y fall en strength(lower inset). At unas vezs de el año, ambos el tierra y el cloud'lens' son moverando en el mismo dirección, y el observed variations son slow, pero seis months luego ellos son moverando en opposite direccións y el variations son fast.
Credit: © Renee Dillon |
durante mi PhD research yo found, por chance, rapid variability en el quasar(blazar) PKS 1257-326, cual es uno de el tres most rapidly radio variable AGN ever observed. mi colleagues y yo were able a show conclusively que el rapid radio variability fue due a ISS[scintillation]. el caso por este particular fuente añadirado a mounting evidence que intra-día radio variability en general es predominantly due a ISS.
fuentes cual showISS must tener muy pequeño, microarcsecond, angular sizes. Observations de ISS puede en vuelta estar usarado a"map" fuente structure con microarcsecond resolution. este es mucho higher resolution than aun VLBI puede achieve. el technique fue outlined en un 2002 papel por dos de mi colleagues, Dr Jean-Pierre Macquart y Dr David Jauncey.
el quasar PKS 1257-326 proved a estar un muy nice"guinea cerdo" con cual a demonstrate que el technique realmente trabajars.
AM: el principles descintillation son visible a alguien aun sin un telescope, correct--donde un star twinkles porque (él) cubrirs un muy pequeño angle en el cielo(estarando tan lejos away), pero un planeta en nuestro solar sistema doesn't scintillate visibly? es este un fair comparison de el principle por estimating distances visually con scintillation?
HB: el comparison con verando stars twinkle como un result de atmospheric scintillation(due a turbulence y temperature fluctuations en el tierra's atmosphere) es un fair uno; el básico phenomenon es el mismo. nosotros don't ver planetas twinkle porque ellos tener mucho larger angular sizes- elscintillation conseguirs"smeared out" sobre el planeta's diámetro. en este caso, de curso, (él) es porque el planetas son tan cerrar a nos que ellos subtend larger angles en el cielo than stars.
Scintillation es no realmente useful por estimating distances a quasars, however: objetivos que son further away hacer no siempre tener smaller angular sizes. por ejemplo, todo pulsars(spinning neutron stars) en nuestro propio Galaxy scintillate porque ellos tener muy tiny angular sizes, mucho smaller than any quasar, aun aunque quasars son often billions de luz-años away. en dato, scintillation ha been usarado a estimate pulsar distances. pero por quasars, ahí son many factors además distance cual affect su apparent angular size, y a complicate materias further, at cosmological distances, el angular size de un objetivo ningún longer varies como el inverse de distance. Generally el best camino de estimating el distance a un quasar es a measure elredshift de su optical spectrum. pues nosotros puede convertir measured angular scales(e.g. desde scintillation oVLBI observations) a linear scales at el redshift de el fuente
AM: el telescope como described offers un quasar ejemplo que es un radio fuente y observed a vary sobre un entero año. son ahí any natural limits a el tipos de fuentes o el length de observation?
HB: ahí son angular size cut-offs, beyond cual el scintillation conseguirs"quenched". uno puede picture el radio fuente brightness distribución como un bunch de independently scintillating"patches" de un given size, tan que como el fuente conseguirs larger, el número de tal patches increases, y eventually el scintillation sobre todo el patches averages out tan que nosotros cease a observe any variations at todo. desde previous observations nosotros saber que porextragalactic fuentes, el shape de el radio spectrum ha un lot a hacer con cómo compact un fuente es- fuentes con"flat" o"inverted" radio spectra(yo.e. flux density increasing hacia shorter wavelengths) son generally el most compact. estes también tend a estar"blazar"-tipo fuentes.
como lejos como el length de observation goes, (él) es necesario a obtener many independent samples de el scintillation pattern. este es porque scintillation es un stochastic process, y nosotros necesitar a saber unas statistics de el process en orden a extract useful información. por fast scintillators como PKS 1257-326, nosotros puede conseguir un adequate sample de el scintillation pattern desde sólo uno, typical 12-hora observing session. Slower scintillators necesitar a estar observed sobre varios días a conseguir el mismo información. However, ahí son unas desconocidos a solve por, tal como el bulk velocity de el sembrarando"pantalla" en el Galactic interstellar medium(ISM). por observing at intervals espacioado sobre un whole año, nosotros puede solve por este velocity- y importantly, nosotros también conseguir dos-dimensional información en el scintillation pattern y hence el fuente structure. como el tierra goes alrededor el sol, nosotros effectively cut through el scintillation pattern at diferente angles, como el pariente tierra/ISM velocity varies sobre el curso de el año. nuestro research grupo dubbed este technique"tierra Orbital Synthesis", como (él) es analogous a"tierra rotation synthesis", un standard technique en radiointerferometry.
AM: unrecent estimatepor el número de stars en el cielo estimated que ahí son diez vezs más stars en el known universe than grains de sand en tierra. puede tú describe por qué jets y negro holes son interesarando como difícil-a-resolve objetivos, aun usarando actual y futuro espacio telescopes como Hubble y Chandra?
HB: el objetivos nosotros son estudiarando son unas de el most energetic phenomena en el universe. AGN puede estar up a~1013 (10 a el power de 13, o 10,000 trillion) vezs más luminous than el sol. ellos son unique"laboratories" por high energy physics. Astrophysicists would como a fully understand el processes involved en formaando estes tremendously powerful jets cerrar a el central supermassive negro hole. usarando scintillation a resolve el inner regions de radio jets, nosotros son peering cerrar a el"nozzle" donde el jet formas- closer a el action than nosotros puede ver con any otro technique!
AM: en tuyo research papel, tú punta out que cómo fast y cómo strongly el radio signals vary depends en el size y shape de el radio fuente, el size y structure de el gas clouds, el tierra's rapidez y dirección como (él) viajars alrededor el sol, y el rapidez y dirección en cual el gas clouds son travelling. son ahí built-en assumptions sobre either el shape de el gas cloud'lens' o el shape de observed objetivo que es accessible con el technique?
 | | el argolla Nebula, although no useful imaging through, ha el suggestive aspecto de un lejos-away telescope lens. 2,000 luz años lejano en el dirección de el constellation, Lyra, el argolla es formaado en el late stages de el inner star's vida, cuando (él) sheds un grueso y expanding outer gas layer. Credit: NASA Hubble HST |
HB: Rather than pensar de gas clouds, (él) es perhaps más accurate a picture un phase-cambioando"pantalla" de ionized gas, o plasma, cual contains un large número de cells de turbulence. el main assumption cual goes into el model es que el size scale de el turbulent fluctuations seguirs un power-ley spectrum- este parecers a estar un reasonable assumption, desde qué nosotros saber sobre general propiedads de turbulence. el turbulence could estar preferentially elongated en un particular dirección, due a magnetic field structure en elplasma, y en principle nosotros puede conseguir unas información en este desde el observed scintillation pattern. nosotros también conseguir unas información desde el scintillation pattern sobre el shape de el observed objetivo, tan ahí son ningún built-en assumptions sobre que, although at este stage nosotros puede único usar quite simple models a describe el fuente structure.
AM: son fast scintillators un buen target por expanding el capabilities de el method?
 | el muy Large Array(VLA) radio telescope, a aspecto por nuevo targets?
Credit:NRAO |
HB: Fast scintillators son buen simply porque ellos don't require como mucho observing vez como slower scintillators a conseguir el mismo amount de información. el primer tres"intra-hora" scintillators tener taught nos un lot sobre el scintillation process y sobre cómo a hacer"tierra Orbit Synthesis".
AM: son ahí additional candidates planned por futuro observations?
HB: mi colleagues y yo tener recently undertaken un large survey, usarando elmuy Large Arrayen nuevo Mexico, a aspecto por nuevo scintillating radio fuentes. el primer results de este survey, led por Dr Jim Lovell de el CSIRO's Australia Telescope National Facility(ATNF), were recently publicarado en el Astronomical Journal(octubre 2003). Out de 700 flat spectrum radio fuentes observed, nosotros found más than 100 fuentes cual showed significant variability en intensity sobre un 3-día period. nosotros son undertaking seguir-up observations en orden a aprendir más sobre fuente structure en ultra-compact, microarcsecond scales. nosotros will compare estes results con otro fuente propiedads tal como emission at otro wavelengths(optical, X-ray, gamma-ray), y structure en larger spatial scales, tal como que visto conVLBI. en este camino nosotros hope a aprendir más sobre estes muy compact, high brightness temperature fuentes, y también, en el process, aprendir más sobre propiedads de el interstellar medium de nuestro propio Galaxy.
(él) parecers que el razón por muy fast scintillation en unas fuentes es que el plasma"sembrarando pantalla" causing el bulk de el scintillation es quite nearby, within 100 luz-años de el solar sistema. estes nearby"pantallas" son apparently quite rare. nuestro survey found muy few fast scintillators, cual fue somewhat sorpresaando como dos de el tres fastest known scintillators were discovered serendipitously. nosotros thought que ahí might estar many más tal fuentes!
H.E. Bignall, D.L. Jauncey, J.E.J. Lovell, un.K. Tzioumis, L.Kedziora-Chudczer, J.-P. Macquart, S.J.Tingay, D.P. Rayner y R.W.Clay. Online versión "Rapid vez Variability y Annual Cycles en el Characteristic vez-Scale de el Scintillating fuente PKS 1257-326." Astrophysical Journal, marzo 10, 2003. Related Web Pages negro Hole Broadcasting
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